石油和天然氣行業：儀表**系統的價值

      當前，面對嚴苛的性能要求，石油和天然氣企業需要慎重選擇**儀表系統。
　　
　　基于實際情況和財務原因，石油和天然氣廈門宇電溫控儀生產工廠中采用了多種需要連續運行的流程。因此，在主控制系統發生故障時，保證泵、壓縮機、電機和儀表等關鍵設備仍能正常運行就顯得至關重要。
　　
　　在大部分生產運營中，基本過程控制系統(BPCS，即過去的分布式控制系統(DCS)，只不過再加上可編程自動化控制器(PAC))能夠持續監視過程和控制參數，包括溫度、流量、壓力、重量和粘度等。BPCS會使過程變量保持在**范圍內，因此可以在某種程度上提供一些保護(例如，控制系統可以檢測到流量或壓力的變化并進行響應)。
　　
　　然而，當BPCS失控或發生意外故障時，工藝生產可能會出現危險情況。這正是**儀表系統廈門宇電無紙記錄儀(SIS)的用武之地。SIS的目標是在控制系統發生故障時仍能保持工廠**。
　　
　　這就是石油和天然氣企業應當慎重選擇**系統的原因所在。在制定決策時，企業需要考慮各種風險因素，并對設計方案和軟硬件問題進行評估。
　　
　　了解風險
　　
　　要選擇*合適的技術，需要進行深入分析。正因為項目各不相同，我們才需要**系統。分析過程包括一系列詳細步驟，其中包括對應用進行**審查、實施其它**保護層以及進行系統性分析，還包括詳細記錄文檔資料和執行各種規程。
　　
　　這些步驟在各種法規、標準(例如IEC61511)、準則和建議采用的方案中都有提及。目的在于建立可審計的跟蹤記錄，確保不存在任何疏忽或遺漏。
　　
　　風險評估可以將每種**儀表功能所需的性能量化為四種可能的**完整性級別(SIL)之一。SIL表示為將潛在事件后果限制在容許范圍內所需的**儀表性能或風險降低程度。例如，SIL1級別系統的要求時失效概率(PFD–危險失效)為0.1至0.01，而SIL4系統的PFD可達0.0001至0.00001。
　　
　　石油和天然氣智能調節器企業要從十幾家制造商和五種基本配置(1oo1D、1oo2、1oo2D、三重冗余和四重冗余)中選擇合適的系統。在確定*適合應用的系統之前，應當考慮下文所述的幾個重要問題。
　　
　　選擇設計方案
　　
　　能夠使客戶在各系統間共享信息的**系統設計方案有三種：接口式、混合式和集成式。由于應用的規模、風險級別、應用場所、員工的專業知識、支持水平和成本等因素，適合特定應用的*佳方案各不相同。
　　
　　在接口式配置中，單獨的BPCS和SIS系統可以通過硬接線信號、工業標準協議或者與控制系統相宇電PID調節儀同的專用通路(通常使用某種形式的網關)來進行相互通信。出于某些方面的考慮，一些用戶會傾向于將過程應用中的**和標準控制功能分開。例如，如果使用的軟硬件不同，潛在的某個問題就不容易對兩個系統同時產生負面影響。而且，物理隔離可以避免因PAC或BPCS變更而導致相關的SIS發生變化或遭到破壞。
　　
　　這種接口式方案的主要優點在于，用戶可以為任意特定應用選擇各種**的獨立系統。此類設計也存在不足。它需要承包商、集成商和*終用戶掌握兩種獨立的系統(包括軟件和硬件)，這通常會增加培訓和備件成本。
　　
　　常見方案(或稱為混合式方案)是由一個供應商提供兩種不同的系統，而這兩種系統的設計比較相近(雖然無法互換)。這種方案的優點是，成本低于接口式系統，組件較為常見，而且易于在系統間進行通信廈門宇電巡檢儀。這種方案的不足之處在于更容易發生共因失效問題。此外，雖然編程環境可能相同，但實際的硬件模塊通常不同，所以每個系統都需要有自己的一組備件。
　　
　　第三種方案是集成**方案，這種方案將兩種功能都集成在同一控制平臺中。集成**系統的應用越來越普遍。這種系統的成本會高于通用控制系統，但是通常要遠低于分離式系統。它的優點在于只需要掌握一套系統，所以會降低培訓成本，而且編程簡單、組件常見、易于集成。
　　
　　目前，機器控制應用中越來越多地采用了集成**系統。然而，要在過程**領域中更廣泛地應用這種系統，需要有更多可用的過程控制特定的硬件元件。
　　
　　硬件考量因素
　　
　　在為石油和天然氣高精度溫度計領域的**系統選擇硬件時，企業必須考慮到容錯能力、系統規模和事件順序等因素。
　　
　　石油和天然氣行業的大部分用戶都指定選用SIL3等級的三重冗余系統。三重冗余系統可提供***別的容錯能力，其中的三個并行系統在同一冗余設計中運行。這三個系統都會對輸入信息進行處理，并通過表決來確定結果，這表示要獲得三分之二的支持才能更改或者停止某過程。
　　
　　冗余要求不僅僅涉及邏輯解算器，還包括構成SIS的各個元件，如輸入設備(傳感器、開關和儀表)及輸出設備(泵、電機、閥門和其它執行器)。
　　
　　在海上平臺和卸油船等空間有限的應用中，**系統的物理尺寸也非常關鍵。一般而言，系統的冗余度越高，需要占用的空間就越多。例如，大多數雙重冗余系統需要配備完全相同的冗余機架，即使機架上只有一小部分模塊也是如此。
　　
　　三重冗余系統的尺寸并不完全相同。在某些配置中，系統的每個模塊都留有一個空閑插槽電爐控制柜，因此，用戶可以在線快速更換有源模塊，而不會影響過程。而其它系統則采用更為緊湊的布局，只留有一些更換系統I/O模塊所需的空閑插槽。
　　
　　當生產過程由于某些原因而停止時，您會希望了解引發停機的具體事件及其順序。為提供此類數據，大多數系統都擁有某種形式的事件順序(SOE)記錄功能。
　　
　　某些系統會以一毫秒的精度為I/O模塊中發生的事件設置時間標簽。而其它系統能夠為主處理器中發生的事件設置時間標簽，因此精度只能達到處理器的掃描周期。各企業需要檢查硬件功能，確保掃描周期符合應用的速度要求。
　　
　　重要的軟件功能
　　
　　就軟件而言，必須要考慮編程語言、控制系統的連通性和編程難度、人機界面(HMI)以及第三方設備。
　　
　　IEC61131-3標準定義了五種控制系統編程語言:梯形圖邏輯、功能塊、結構化文本、指令表和順序功能圖。不同的語言適合不同的任務。
　　
　　當今的大部分系統都具有基于Windows的開發工作站并支持至少一種IEC61131-3編程語言。然而，這并不表示所有的系統都易于配置和編程，或者設計效率都處于同一水平。因此，試運行軟件并執行基本的配置任務就非常重要。
　　
　　此外，確定適用于控制系統、HMI宇電流量積算儀和其它第三方設備的連接方案也非常重要。此時，需要考慮的問題包括:控制系統是否兼容以太網、串口、OPC或者Modbus網絡連接?需要使用多少個連接?系統支持哪些連接?是否可以實現冗余通信?是否需要單獨的網關?**系統是否擁有可連接至控制系統的直接高速連接?
　　
　　達到*佳平衡
　　
　　合理設計并正確實施**控制系統能夠帶來巨大的業務價值。但需牢記，**系統千差萬別，每個項目的績效、風險和成本目標都各不相同。要在各種備選技術中做好平衡，就需要仔細考慮它們的特定功能、限制條件以及優勢。